比頭髮細、放肥皂泡上不會破》美國研發「超薄太陽能電池」,電力比一般高400倍
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太陽能電池給我們的印象總是一大塊藍藍黑黑硬硬的,但隨著各種不同技術,開始有軟性的太陽能電池可供貼在曲面上,但這些可撓屈的太陽能電池,遇上麻省理工學員(MIT)研究團隊最新研究出的超輕薄太陽能電池,可都要閃邊站了,因為MIT團隊的這款超輕薄太陽能電池,竟然可以放在肥皂泡泡上。

這項新研究發表於《有機電子》(Organic Electronics)期刊,主導者是MIT教授伏拉季米爾‧布洛維奇(Vladimir Bulovic),他表示這項突破的關鍵在於將太陽能電池本身、承載的基板,以及保護層三合一一體完成,而這個一體完成的製程也減少了灰塵污染混入各層之中的機率,防止污染降低太陽能電池的效率。

研究團隊以帕里綸(parylene),也就是聚對二甲苯,做為基板與保護層的材料,這種材料具有優良電性能、耐熱耐候性、彈性以及化學穩定性佳,以化學氣相沉積法製作,常用來做為生醫元件或印刷電路板的保護材料,剛好適合團隊三合一製程所需,並以鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)為主要的吸收光能材料。整個結構在同一個真空室下以化學氣相沉積法在室溫下完成,並且不需任何溶劑。

相對於主流太陽能電池的製作過程往往需要高溫以及毒性相當強的化學藥劑,這個製程可說安全許多,不過研究團隊強調這樣的製程還可以應用在不同的薄膜太陽能電池材料上,不一定只能適用於研究團隊此次所選擇的材料,包括量子點或是鈣鈦化合物等都可取代實驗中的DBP有機材料成為吸收光能材料。

團隊以DBP造就了當前世上最輕薄的太陽能電池,成品的厚度只有2微米厚度,相當於人類頭髮寬度的1/15,只有玻璃基板太陽能電池的千分之一厚,可以放在肥皂泡泡上,一不小心太大力呼氣就會吹飛了,而雖然將光能轉為電能的轉換率並不是太理想,但若以重量轉換率來說,則是所有材料中最高的之一,每克重可產生6瓦電力,較一般太陽能電池高出400倍。

比頭髮細、放肥皂泡上不會破》美國研發「超薄太陽能電池」,電力比一般高400倍
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這樣的特性讓這種新材料適用於一些特殊應用,例如對重量很敏感的高空氣球,若布滿這種超輕薄又可撓屈的薄膜太陽能電池,就可以在高空中發電自給自足;也可以用來為可攜式電子產品供電,或穿戴式裝置供電。過去有設計師將太陽能電池設計於衣物上,但因為太陽能電池太過笨重,看起來像兵馬俑,而沒有實穿效果,若使用這種新材料,太陽能衣物將可望大行其道。

不過,這款太陽能電池目前只是原型,還得經過多年的開發才能推出商用產品。就期待 MIT 團隊積極努力讓它快點上市了。

資料來源:Solar cells as light as a soap bubble

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